1.2. Лабораторная работа №1. Определение эквивалентной и молекулярной массы металла
Цель. Освоение экспериментального прибора и применение основных законов химии для определения молекулярной массы металла.
В основе определения лежит реакция:
Ознакомиться с прибором, привести его в начальное состояние: бюретка должна находиться на таком расстоянии от поверхности лабораторного стола, чтобы ее можно было опустить вниз на 20 – 30 см (рис.1).
Рис. 1. Прибор для определения молярной массы
Отводную трубку пробирки и пробку, закрывающую отводную трубку необходимо досуха протереть фильтровальной бумагой. Образец металла (массу металла записать в таблицу 1) поместить в отводную трубку и расположить примерно на ее середине. После этого плотно закрыть пробирку.
Провести проверку прибора на герметичность. Для этого передвинуть бюретку на 10 – 15 см. и наблюдать за изменением уровня воды в бюретке в течение 1 – 2 минут. Если высота уровня остается постоянной, то прибор герметичен, если нет, то нужно более плотно вставить пробки в бюретку, пробирку и отводную трубку.
С помощью бюретки уравнять уровни воды в бюретках и записать показания бюретки, т. е. начало отсчета. Показания бюретки нужно определять по нижнему краю мениска воды.
После проведения этих приготовлений прибора к работе, можно начинать опыт. Для этого приподнять пробирку и постучать пальцем по отводной трубке пробирки, чтобы образец металла переместился из отводной трубки в раствор кислоты.
После окончания реакции между металлом и кислотой и охлаждением реакционного сосуда выровнять уровни воды в бюретках и записать положение уровня воды в бюретке, тем самым, определив значение Vк - конечную точку отсчета объема выделившегося водорода.
Результаты эксперимента занести в таблицу 1.
Таблица 1
Экспериментальные данные
Vн мл |
Объем начальный |
Vк мл |
Объем конечный |
Ратм. мм рт. ст |
Атмосферное давление |
Р0 мм рт. ст. |
Нормальное давление |
p Н2О, мм рт. ст. |
Парциальное давление насыщенного пара |
tком, 0С |
температура |
M,г |
Масса образца |
Вычисление:
Согласно закону эквивалентов молярная масса эквивалента металла:
(1)
Объем водорода приводим к н.у, используя объединенный газовый закон:
(2)
Учитывая парциальное давление насыщенного пара, вычисляем давление водорода:
(3)
Изменение уровня жидкости в бюретке соответствует объему, выделившегося водорода при реальных условиях:
(4)
В формулу (1) поставим данные из формул (2,3,4) с учетом размерности:
После
расчета молярной массы эквивалента
металла по результатам проведенного
опыта надо идентифицировать металл по
его молярной массе. Для этого по формуле
рассчитать молярную массу для трех
значений валентности (степени окисления)
n,
равных 1, 2 и 3.
По таблице Д. И. Менделеева выбирается металл, проявляющий соответствующую валентность, для которого расхождение с табличными данными не превышает 1 – 2 г/моль.
После этого надо рассчитать теоретическое значение Мэ(теор.) и ошибку экспериментального определения молярной массы эквивалента металла η по формулам:
О соответствии полученных результатов с данными периодической системы можно утверждать, если погрешность определения не превышает 5 %.